5G+VR環(huán)境模擬旅游系統(tǒng)設(shè)計

梁鈺旎 陳瑩 呂學(xué)靜 賈文豪 莫偉鵬 雷淵

摘 要：隨著信息時代的到來，VR技術(shù)被愈來愈多的人熟知。加之，我國在先進科學(xué)信息技術(shù)和先進人工智能技術(shù)方面已經(jīng)取得了不小的突出成績，這也為未來增強VR技術(shù)虛擬現(xiàn)實應(yīng)用技術(shù)與在線旅游業(yè)務(wù)的發(fā)展融合提供了新的機遇。通過對VR技術(shù)的深入研究，結(jié)合目前旅游業(yè)的行業(yè)形勢和內(nèi)部需求，文章提出5G+VR技術(shù)模擬環(huán)境旅游的方案，此系統(tǒng)建立主要以Unity3D為搭建平臺，鑒于景觀存在多樣性，模型建設(shè)采用CAD圖紙與Unwarp UVW修改器相結(jié)合，場景移動使用SteamVR，VRTK插件完成。最后，就方案實現(xiàn)過程中對VR技術(shù)應(yīng)用存在的問題或缺點提出具體解決方案。文章所提出的解決方案也將使得我國國內(nèi)旅游業(yè)有機會產(chǎn)生一種全新的“面貌”來迎接面對更多發(fā)展可能，也為我國旅游業(yè)持續(xù)發(fā)展本身帶來了新的發(fā)展契機。

關(guān)鍵詞：VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)；模擬環(huán)境旅游；5G+VR；旅游服務(wù)

基金項目：廣西外國語學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃；項目名稱：5G+VR環(huán)境模擬旅游；項目編號：202013830082。

0 引言

VR技術(shù)其實是一種完全能夠有效創(chuàng)建和自動體驗虛擬現(xiàn)實世界的新型計算機視覺仿真技術(shù)，它能夠做到全方位的有效調(diào)動虛擬使用者的聽覺視聽和手部觸覺，增強虛擬使用者的視覺體驗感。就目前來看，VR技術(shù)在各行各業(yè)已有非常廣泛地應(yīng)用，而旅游業(yè)作為我國新興產(chǎn)業(yè)更是受益匪淺。各大旅游企業(yè)十分積極響應(yīng)“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的號召，響應(yīng)5G時代技術(shù)變革，以智慧旅游為契機，大力開發(fā)各種旅游平臺，具有VR體驗功能的技術(shù)項目紛紛萌芽。由于我國旅游信息市場對旅行空間的使用隨機性和旅游時間的使用緊迫感程度要求比較高，用戶往往需要隨時隨地對自己出行旅游信息來源進行搜索查詢，及時快速的得到旅游目的地及沿途重要地點的相關(guān)資訊信息，從而針對時間與預(yù)算安排合理的出行攻略。

1 VR技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀分析

當(dāng)前我國全體人民的文化生活物質(zhì)水平不斷提高，旅游已經(jīng)逐漸成為日常生活中一個不可缺少的重要組成部分。我國國內(nèi)旅游接待人數(shù)逐年快速增加，旅游服務(wù)市場高速健康增長。如今，除了歷史悠久的靜謐古鎮(zhèn)、清麗婉約的江南水鄉(xiāng)和別有洞天的名山大川，那些原本不被人們熟知的小眾地方也成了出游的佳選。我國旅游業(yè)勢必在變局中開拓新局，抓住新機遇，創(chuàng)新發(fā)展形式，發(fā)揮5G+VR技術(shù)模擬環(huán)境旅游最大的優(yōu)點，就是將旅游分享和旅游資源深度結(jié)合，創(chuàng)建適合景區(qū)的模擬旅游系統(tǒng)，是旅游業(yè)形成可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵節(jié)點。而目前數(shù)據(jù)VR中的技術(shù)參數(shù)屬于新一代技術(shù)新應(yīng)用領(lǐng)域，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和其他相關(guān)企業(yè)技術(shù)參數(shù)基本屬于完全缺失標(biāo)準(zhǔn)的狀態(tài)，導(dǎo)致企業(yè)制作數(shù)據(jù)模型時技術(shù)水平參差不齊，數(shù)據(jù)之間相互兼容性差，對于水平不高的模型制作需要進行后期修改，再建重修所需的時間和資源將會翻倍，直接導(dǎo)致想要進一步將VR技術(shù)模擬旅游推向市場受到阻礙，想要解決因行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)缺失為此項目到來的相關(guān)問題，就要在VR模型制作前期根據(jù)自身制定適用的標(biāo)準(zhǔn)，制定標(biāo)準(zhǔn)的同時培養(yǎng)相關(guān)人才，使得成品質(zhì)量能夠更好地滿足自身的需要，也能在發(fā)展自身的同時為其他相關(guān)企業(yè)帶來參考經(jīng)驗。

VR目前已被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，中國5G也正式開始走向商用，5G+VR模擬現(xiàn)實旅游技術(shù)是移動互聯(lián)網(wǎng)+時代旅游理念實現(xiàn)的重要手段，它希望能夠做到讓更多的人足不出戶就能真正領(lǐng)略到與世界各大景點一樣的美，讓更多體驗者同時具有身臨其境的視覺感受[1]。其實近年來我國的VR技術(shù)已經(jīng)對旅游行業(yè)有所涉及，例如人們熟知的北京故宮博物院，其針對節(jié)假日景點游客爆滿等問題推出了一款可供游客線上參觀故宮博物院的App，在App中設(shè)置不同主題的展廳供不同需求的用戶游覽故宮。5G+VR技術(shù)為旅游業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展帶來了新機遇，李亞娟、王海峰研究并開發(fā)了一套虛擬旅游系統(tǒng)，以此驗證人們可以足不出戶便可游覽美景[2]。劉怡然、胡靜等人對迪斯尼樂園VR旅游項目的研究發(fā)現(xiàn)，VR技術(shù)創(chuàng)造虛擬場景能夠增強游客出游體驗感，這對景區(qū)具有積極作用。由于目前VR技術(shù)可以使各種景觀逼真重現(xiàn)，且具有震撼的視覺效果，所以在未觀看到VR模擬景觀時，游覽者對新技術(shù)存在高期待的心理，且在VR模擬旅游出現(xiàn)之前，電腦、平板和手機等智能設(shè)備也給游覽者帶來了良好的體驗，但是由于VR設(shè)備適配性不如手機等智能設(shè)備一般高，游覽者容易產(chǎn)生眩暈感或其他不適感。高期待和欠佳的體驗感形成了落差，長此以往，景區(qū)中的VR模擬旅游就會失去對消費者的吸引力，使得客流量流失。解決上述問題需要將制作團隊細(xì)分化，分為制作、反饋、后期修繕3個部分，針對游客體驗感差和滿意度不高的問題，反饋組負(fù)責(zé)整理游客提出的建議和意見并選出具有代表性的目標(biāo)游客，以此決定后期如何修繕，讓旅游點和相關(guān)目標(biāo)游客參與景區(qū)VR環(huán)境制作，能夠更好地從消費者角度調(diào)整相關(guān)差距，提高游客滿意度，同時也增強景區(qū)消費團體黏性。

目前全球仍然存在眾多的重要歷史文化景觀，經(jīng)過歷史歲月的快速變遷和較長時間的侵蝕洗禮，不少重要歷史文化景觀都已經(jīng)遭到了不同程度的侵蝕損壞，嚴(yán)重的甚至直接導(dǎo)致歷史景觀從此消失，VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)不僅能夠很好地還原遭受損壞的歷史景觀，還能減少對景觀造成的人為破壞，在一定程度上讓游客能重新了解景觀曾經(jīng)的宏偉壯麗。利用VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)為現(xiàn)有的歷史景觀增加虛擬空間，為游客提供更原汁原味、更優(yōu)質(zhì)的游玩體驗感，5G+VR模擬旅游能打破時間和地點的限制，為缺乏時間和經(jīng)濟預(yù)算不充足的游客提供了游山玩水放松身心的機會，這在無形中拓寬了旅游消費渠道，同時也打破了傳統(tǒng)旅游模式的限制，為我國旅游業(yè)發(fā)展注入新鮮血液[3]。

2 VR系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

VR系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示，其主要構(gòu)成部分有6個。

2.1 數(shù)據(jù)采集與圖像處理

建立頂點模型的第一步是采集整個景區(qū)所有建筑的各項設(shè)計數(shù)據(jù)，盡可能做到最小化的偏差，對于整個景區(qū)的所有建筑物可直接利用CAD兩張圖紙，將CAD兩張圖紙直接導(dǎo)入三維建模與模型繪畫中常用的模型軟件，如3Dmax，將其從視覺上的角度自動切換至俯瞰，打開三維頂點捕捉模型工具，設(shè)置捕捉工具抉擇選項后即可勾選創(chuàng)建頂點模型選項，最后用線條將圖紙中所有頂點勾勒相連形成閉環(huán)，在編輯欄中選擇多邊形，根據(jù)建筑實際高度，輸入數(shù)值，模型也就擁有了一定的高度[4]。然而對于一些旅游景區(qū)的大型復(fù)雜物體和特殊場景而言，利用三維CAD兩種圖紙可能無法準(zhǔn)確采集獲得完整全景數(shù)據(jù)，可考慮采用大型無人機三維全景視角數(shù)據(jù)采集處理技術(shù)，無人機采集三維全景視角圖像后將數(shù)據(jù)與專用計算機相關(guān)聯(lián)結(jié)合形成建立在一起的三維全景模型后即可提供一個第一人稱全景視角。

實現(xiàn)這種虛擬數(shù)字現(xiàn)實圖像系統(tǒng)功能需要很多大型輔助應(yīng)用軟件進行支持，僅靠大型計算機和各種輸入輸出設(shè)備軟件是難以實現(xiàn)的，這些大型輔助應(yīng)用軟件通常主要用于設(shè)計編寫各種構(gòu)建一個虛擬現(xiàn)實世界所必需的圖像材料，例如在圖像數(shù)據(jù)采集與處理圖像中的處理，2D輔助軟件有三Dautocad，Photoshop等建筑制圖中心軟件，在工程建模與建筑繪圖中心則需要同時使用3D主要繪圖軟件，如3Dmax和三Dmayay等編寫；對于視聽資料，需要同時使用三Daudition、Premiere等視聽軟件。為了將各種虛擬媒體素材完美組織在一起，形成一個非常具有交互應(yīng)用功能的完整的三維虛擬媒體世界，還可能需要一個非常專業(yè)的三維虛擬增強現(xiàn)實視頻引擎開發(fā)軟件，即三維虛擬增強現(xiàn)實對虛擬媒體世界和成熟的后端媒體數(shù)據(jù)庫進行驅(qū)動，虛擬現(xiàn)實軟件也將提供插件接口，使客戶能夠獨立開發(fā)插件，滿足不同的功能需求。顯示設(shè)備在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中也扮演著重要的角色，它負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)庫里存儲的數(shù)據(jù)給予展現(xiàn)，如景點的地形結(jié)構(gòu)、建筑模型的各項數(shù)據(jù)，現(xiàn)如今市面上的顯示設(shè)備主要是VR頭盔，通過計算機生成一個虛擬旅游環(huán)境形成一個立體的景象，并通過耳機播放聲音，使用者可以通過身體移動與虛擬旅游系統(tǒng)產(chǎn)生交互性[3]。

2.2 模型實現(xiàn)

5G+VR環(huán)境模擬旅游系統(tǒng)主要以Unity3D為搭建平臺，同時借助其他建模軟件對景區(qū)地建筑和景觀進行創(chuàng)建，使用SteamVR，VRTK插件完成場景的移動（前進、后退），場景之間的相互跳轉(zhuǎn)以及旅游信息展示。首先，刪除原來的場景文件中的aamaincamera，導(dǎo)入了asteamvr和amvrtk。其次，將“SteamVR”下“Prefabs”文件夾下的“CameraRig”文件拖入配置到一個場景中，配置工作完成后，vrtk[5]，模型如圖2所示。

2.3 場景優(yōu)化

運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)在旅游景點的應(yīng)用條件是創(chuàng)造一個虛擬的景觀空間，該虛擬景觀空間用先進的攝像頭代替人類視覺，利用計算機的計算功能并通過點、線、面將景區(qū)的結(jié)構(gòu)組合起來，可以靈活地、多方面地把景觀展現(xiàn)出來。然而，由于景觀的多樣性，使得景點中存在多變的地形、蜿蜒的流水等不規(guī)則形狀，計算機能夠制作的曲面模型是有限的，針對這種情況該方案會采取貼圖的方式模擬其中的物體[6]。貼圖可分為圖片貼圖和程序貼圖。針對景區(qū)景觀復(fù)雜，可以采用Unwarp UVW修改器。它具有將三維物體變?yōu)槠矫孀鴺?biāo)的功能，在捕捉到三維物體后將其“展開”，使之成為平面，便可以準(zhǔn)確快速地測出距離和方位，可以更直觀地控制貼圖和物體之間的連接[7]。

3 VR系統(tǒng)實現(xiàn)

3.1 路線導(dǎo)航模塊

游覽路線可分為兩種，在進入系統(tǒng)后用戶可自行選擇想要的模式。第一種模式是利用GIS與景區(qū)規(guī)劃相結(jié)合確定起始點后規(guī)劃路線，支持多條路線同時規(guī)劃。其中包括景色最佳游覽路線、旅游信息講解最詳細(xì)路線、簡單游覽路線3種，游覽者可根據(jù)自己的需求進行選擇。第二種模式是利用GPS技術(shù)對用戶實時定位，與傳感器相融合，根據(jù)用戶所在位置及視角進行分析，自動發(fā)現(xiàn)用戶所在位置的周邊信息，實現(xiàn)路線規(guī)劃，此種方法不可自行選擇路線[8-10]。

3.2 旅游服務(wù)模塊

景區(qū)導(dǎo)覽是整個VR環(huán)境模擬旅游系統(tǒng)的核心部分，景區(qū)導(dǎo)覽中所包含的整體導(dǎo)覽圖和各景點分別不同的入口以360°全景的方式呈現(xiàn)，如圖4所示，景區(qū)可隨游覽者操作來回切換。其中包括各景點的圖文解說，為了讓游覽者擁有更良好的體驗，針對不同場景還配備了不同的背景音樂和語音解說，讓游覽者既能欣賞美景，也能了解與之相關(guān)的歷史人文知識。

4 結(jié)語

VR旅游技術(shù)模擬作為現(xiàn)代信息化和新時代的高科技創(chuàng)新技術(shù)將觀光旅游與現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)代信息技術(shù)相結(jié)合，誕生并推出的一種新興的旅游服務(wù)產(chǎn)品與旅游服務(wù)方式，5G+VR模擬觀光旅游不僅讓廣大游客更好地合理安排出游時間，同時也代表著整個現(xiàn)代中國旅游業(yè)在信息時代的快速發(fā)展，質(zhì)的逐步飛越與不斷改變。國內(nèi)外近幾年對虛擬現(xiàn)實技術(shù)在旅游方面的創(chuàng)新和應(yīng)用，全球旅游收益不斷增長，這都意味著運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)所形成的虛擬旅游給現(xiàn)代旅游業(yè)帶來的機遇與挑戰(zhàn)都是符合當(dāng)今社會的旅游發(fā)展趨勢的。國家對于旅游政策的扶持，加上虛擬旅游利大于弊的巨大潛力，使虛擬現(xiàn)實技術(shù)為現(xiàn)代旅游業(yè)的拓寬發(fā)展與完善提供了必要幫助，VR旅游雖然不能完全替代實體旅游，但對于旅游者的出行規(guī)劃具有重要意義。通過虛擬旅游平臺讓游客提前直觀精確地了解旅游景區(qū)，引導(dǎo)游客前往，為景區(qū)帶來經(jīng)濟效益，虛擬旅游平臺發(fā)展前景廣闊，必將為旅游業(yè)帶來良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

[參考文獻]

[1]高靜，劉宇婷，范飛飛，等.關(guān)于VR+旅游市場發(fā)展的調(diào)查報告[J].現(xiàn)代營銷，2021（3）：153-154.

[2]梁詩淇，董彥鷺，宋錦萍.消費者視角VR體驗店存在的問題及其解決方案[J].現(xiàn)代交際，2021（4）：233-235.

[3]王秀玲.媒體融合背景下VR技術(shù)對旅游經(jīng)濟發(fā)展的影響[J].當(dāng)代經(jīng)濟，2020（3）：91-93.

[4]王銀.基于Unity3D的VR藝術(shù)館的設(shè)計與實現(xiàn)[J].軟件開發(fā)與應(yīng)用，2019（17）：54-56.

[5]魏本宏，倪清，張宗禹，等.VR 虛擬科技館系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].中國教育信息化，2020（10）：30-33.

[6]張雪梅，于守超，王利丹，等.互聯(lián)網(wǎng)+VR技術(shù)在園林設(shè)計中的應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代信息科技，2020（7）：97-99.

[7]劉鑫.在3DS Max中高級貼圖的理論與實踐應(yīng)用研究[J].電腦編程技巧與維護，2017（18）：89-91.

[8]荊圣媛，韓勇，孟學(xué)文，等.移動AR+VR支持下旅游GIS系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].測繪通報，2019（1）：79-84.

[9]肖芳.VR設(shè)計在室內(nèi)設(shè)計中的應(yīng)用[J].居業(yè)，2017（6）：66-67.

[10]趙暉.主題文化旅游項目策劃基于VR推演性價值設(shè)計研究[D].南昌：江西師范大學(xué)，2020.

（編輯 何 琳）

Design of 5G + VR environment simulation tourism system

Liang Yuni， Chen Ying， Lyu Xuejing， Jia Wenhao， Mo Weipeng， Lei Yuan（Guangxi University of Foreign Languages， Nanning 530000， China）

Abstract：With the advent of China’s information age， more and more people are familiar with VR technology. In addition， China has now achieved remarkable results in advanced scientific information technology and advanced artificial intelligence technology， which will also enhance VR in the future. The integration of technical virtual reality application technology and the development of online tourism business provides new opportunities. Through in-depth research on VR technology， combined with the current industry situation and internal needs of the tourism industry， this paper proposes a plan for 5G+VR technology to simulate environmental tourism. The system establishment is mainly based on Unity3D as the platform. In view of the diversity of the landscape， the model construction uses the combination of CAD drawings and the Unwarp UVW modifier， and the scene movement is completed using the SteamVR and VRTK plugins. Finally， there is a problem with the application of VR technology during the implementation of the program. Propose specific solutions to problems or shortcomings. The solutions proposed in this article will also give China’s domestic tourism industry the opportunity to continue to produce a new “face” to meet more development possibilities， and also for the sustainable development of China’s tourism industry， it has brought new development opportunities.

Key words：virtual reality technology；simulated environmental tourism；5G+VR；travel services；